CN104329183A - 复合材料发动机活塞 - Google Patents

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肖忠渊
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/0084—Pistons  the pistons being constructed from specific materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
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Abstract

本发明提供一种复合材料发动机活塞，包括重量比为35％-40％的碳纤维及重量比为63.5％-58％的陶瓷和1.5％-2％稀土材料，其制造方法为：将碳纤维短切后与陶瓷材料混合均匀然后放入模具中，与模具一起放入压力容器中，然后加温至1890-2000度后加压至600-900公斤，保持20-40分钟后断电降温即可，最后经过致密、防漏和表面处理。本发明的发动机活塞耐高温可达2500度，可保护活塞在温度高达2000度以上时没有水冷却，也不影响新型活塞使用寿命。

Description

复合材料发动机活塞
技术领域
本发明涉及复合材料应用领域，特别是涉及一种复合材料发动机活塞。
背景技术
世界处于绿色能源汽车时代，各国机动车工程技术人员均将汽车轻量化课题放在首位。其次是经久耐用、燃油少、载重多、行驶快，安全可靠、舒适等。并且都在寻求替代燃油的电动力能源汽车，保护地球人类的共同家园，在当今世界，很多发达国家均走过和正在经历着空气污染雾霾痛苦的煎熬，可治理雾霾过程和真正意义上的电动汽车又需要一个漫长的岁月。人类认识到机动车燃油是雾霾的来源之一，要机动车采用最低的耗油量和耗电，首先需要汽车自身轻量化，每辆汽车由2.8吨重减轻到300～350公斤重，1.2吨重减轻到130～150公斤，或不足100公斤。如果继续使用机动车燃油功能需要在车体轻量化的基础上继续轻量化，把发动机重量降低，需要把发动机机体(连杆、活塞、曲轴、摇臂)，分别都要减轻，最终才能达到发动机轻量化，耗油降低目的。
现有的汽车发动机活塞多采用金属或合金材料制成,因材料比重大，造成发动机的整体质量较重,增加了车辆的能耗，而现有的其他材料无法满足发动机活塞耐高温和耐摩擦性能要求，活塞在温度高达2000度以上时必须使用水冷却，否则会影响活塞的使用寿命，如何创设一种坚固耐用、强度高，耐高温，耐摩擦的新的复合材料发动机活塞，使汽车轻量化，最终实现绿色新型能源汽车产业化，成为业界急需改进的目标。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种复合材料发动机活塞，使其强度高，耐高温，耐磨损，比重轻，工艺简单，材料来源易得，从而克服现有的材料比重大，温度过高时需使用水冷却、使用寿命短的不足。
为解决上述技术问题，本发明提供一种复合材料发动机活塞，包括重量比为35％-40％的碳纤维及重量比为63.5％-58％的陶瓷和1.5％-2％稀土材料，其制造方法为：将碳纤维短切后与陶瓷材料混合均匀然后放入模具中，与模具一起放入压力容器中，然后加温至1890-2000度后加压至600-900公斤，保持20-40分钟后断电降温即可，最后经过致密、防漏和表面处理。
进一步的，所述的碳纤维的重量比为37％-38％，所述的陶瓷的重量比为60-61％，所述的稀土材料的重量比为1.5-2％。
采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：
采用本复合材料发动机活塞比现有的发动机活塞重量比现有的活塞减轻60％，而且强度提高数倍，又经过致密、防漏和表面处理具有高强度，耐高温，不需要水冷却，耐腐蚀，比重轻，成型工艺好，减少工艺程序，环保，材料来源易得，物美价廉，方便工业化，可再回收利用等优点。
本发明的发动机活塞耐高温可达2500度，可保护活塞在温度高达2000度以上时没有水冷却，也不影响新型活塞使用寿命。
本发明的活塞适用于所用机动车活塞应用，特别对大型载重货车具有良好的应用价值，加速了绿色新能源汽车产业化进程。
具体实施方式
实施例1
本发明提供一种复合材料发动机活塞，包括重量比为35％-40％的碳纤维及重量比为63.5％-58％的陶瓷和1.5％-2％稀土材料，其制造方法为：将碳纤维短切后与陶瓷材料混合均匀然后放入模具中，与模具一起放入压力容器中，然后加温至1890-2000度后加压至600-900公斤左右，保持20-40分钟后断电降温即可，最后经过致密、防漏和表面处理。
实施例2
本实施例与实施例1的区别之处在于，所述的碳纤维的重量比为38％，所述的陶瓷的重量比为60％，所述的稀土材料的重量比为2％。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种复合材料发动机活塞，其特征在于：包括重量比为35％-40％的短切碳纤维及重量比为63.5％-58％的陶瓷和1.5％-2％稀土材料，其制造方法为：将碳纤维短切后与陶瓷材料混合均匀然后放入模具中，与模具一起放入压力容器中，然后加温至1890-2000度后加压至600-900公斤，保持20-40分钟后断电降温即可，最后经过致密、防漏和表面处理。
2.一种权利要求1所述的复合材料发动机活塞，其特征在于：所述的碳纤维的重量比为37％-38％，所述的陶瓷的重量比为60-61％，所述的稀土材料的重量比为1.5-2％。
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